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清洗行业中几个重要领域及其问题
作者:利雅德清洗    发布于:2017-06-23 08:51:18    文字:【】【】【
清洗行业中几个重要领域及其问题
    1.ODS清洗剂
    ODS是消耗臭氧层物质(ozone depleting substance)的缩写.ODS在清洗行业中是指CFC—113、TCA,CTC三种清洗剂. ODS在中国清洗行业中具有特殊的重要意义:由于淘汰ODS.才引出了“中国清洗行业”的概念;淘汰ODS活动的不断开展.也加速和带动了清洗行业的快速发展.
    在精密工业清洗以及衣服干洗等民用清洗领域,ODS清洗剂和清洗设备的使用非常普遍.几乎涉及所有工业领域。据调查,全国有近万家企业.其中大部分是小消费企业,总用量超过1万吨.
    众所周知,臭氧层的破坏,是当今人类社会面临的最为严重的环境问题之一.为了保护臭氧层。国际社会于1985制定了<关于保护臭氧层的维也纳公约),1987年制定了<关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书).中国政府于1989年12月加入了<维也纳公约),1 991年6月加入了<蒙特利尔议定书).按照2000年3月得到联合国多边基金执委会批准的<中国清洗行业整体淘汰ODS计划),多边基金资助中国政府5200万美元,帮助中国清洗行业全面淘汰ODS清洗剂。中国将于2003年12月终止CTC作为清洗剂的使用;于2005年1 2月停止CFC-113清洗剂的生产和使用;于2009年1 2月终止TCA清洗剂的使用.
    2。精密清洗设备
    中国精密清洗设备的制造起步于20世纪90年代.之前,全国仅有几家小型的生产企业.在中国超声波清洗设备领域,波达公司曾经占有非常重要的地位.90年代初.原电子部611厂的一个车间到深圳与外商合资成立了深圳波达公司.由于采用了国外比较新的技术和材料,生产的超声波清洗机迎合了当时大量新建生产企业需求,产品供不应求,企业急剧膨胀.今天活跃在该领域的大多数企业,都与波达有着或多或少的关系,甚至现在很多企业的老板都曾经是波达的员工。像目前国内知名的深圳联合。和科达?莆按,科威信.现代等.据了解.当时波达的构成也比较复杂.既有国有企业,也有外资,还有金融机构,可以说,波达代表了中国精密清洗设备发展初期的一个缩影.
    精密清洗设备是一种典型的非标准专用设备.要依据不同用户的要求进行设计生产.清洗同样的产品,因为企业不同,投资不同,甚至使用场地不同,生产的清洗设备就可能有很大的差别。这种特点也决定了清洗设备一直性能差,难以统一标准等诸多问题.同时.大部分企业是1995年以后出现的,通常是几个人筹到一点资金。拉到一个定单就设立公司.因此普遍存在投资少、加工手段简陋.清洗工艺落后的先天不足.这些企业主要为了生存而奔波.顾不上考虑技术改造和技术进步.长期以来,企业在低价位恶性竞争,产品技术含量低.缺乏高技术附加值,用户普遍反映存在机械加工公差大。外观粗糙。质量差,关键部件容易损坏等问题.
    还有很多企业现在仍在使用上世纪90年代初波达引进的超声波电源和振头,也就是国外70年代的技术.这种技术生产的产品使用庞大的铁芯变压器降压.再用很大的电感和电容整流滤波.三极管振荡变频,可靠性差,容易出故障,效率极低,输出频率不稳定.这在数字技术和开关电源非常普及的今天,与所处的高技术产业极不相符.甚至有很多企业根本不知道超声波清洗的基本机理,不知道究竟有多少能量转换成为超声能,很多企业标出的超声波功率可能只是电源的输入功率.对于不同的清洗对象.什么是最佳工作频率,温度、时间.以及与溶剂的匹配,没有人去研究。对于清洗效果缺乏理论研究和技术实验依据,很多企业都是以能否洗干净为目标,依靠传统的经验来设计.行业整体技术状况令人担忧.
    另一方面.市场的巨大需求.给这些粗犷型的企业发展创造了机遇,设备产量和产值每年都在成倍增长,几个企业也脱颖而出,成为行业骨干。针对用户反映强烈的上述问题.
    2001年.四家国内的清洗设备制造企业通过强强联合.优势互补的方式,共同组建了深圳联合环保设备有限公司。运用统一设计、集中采购、统一规范标准等手段,避免了清洗工艺落后。假冒伪劣材料和部件、加工粗糙等突出问题.降低了成本,保证了质量,制造出一流的清洗设备,从根本上解决了以往国产设备外观粗糙,可靠性差的问题.也扭转了以往国际援助项目基本采用国外设备的局面,为清洗行业计划的实施在国内打下了设备方面的基。瞎镜某鱿直曛咀盼夜逑瓷璞感幸狄桓鲂缕鸬悖
    3.清洗剂
    溶剂是一个很大的范畴,种类繁多,包括无机和有机两大类.无机溶剂包括无机酸.钠盐,磷酸盐、硅酸盐等有机溶剂包括有机酸,烃类(石油类)、氯化物、氟化物,溴化物.醇类、聚硅氧烷。萜烯等.
    清洗剂的分类方法也很多,各国都不尽相同,我们通常分成水系,半水系、非水系清洗剂三大类.
    (1)水系
    水是最重要的清洗剂,有着其它任何清洗剂无法替代的作用和地位.普通的水很容易从自然界中得到,水有很强的溶解力和分散力.但是水的表面张力大.在使用中需要添加表面活性剂,以减小表面张力,增加表面湿润性.在一般工业清洗中,酸,碱和水的配合比较常见,有些金属用水洗要加入防锈剂;在精密和超精密工业清洗中.大部分要求将水制成纯净水。通常以电阻率来衡量水纯度.半导体工业要求在18MΩ?cm以上.而TN型液晶生产10MΩ?cm就可以了,还有一些行业对细菌含量要求很严.
    近几年,我国部分地区严重缺水,对清洗用水提出了挑战。有的城市已经严禁用普通水洗车,而只能使用回收的中水,或者雾化水的节水设备。在精密工业清洗中,制备纯水费用昂贵.水洗必然要加热和烘干.增加很多漂洗工位.耗能大,运行成本通常比溶剂洗要高;另外,以往大量的含有化学活性剂和污垢的废水未经处理就直接排放.有些还挟带了毒性很大的重金属,严重地污染了环境,必须增加污水处理设施.
    (2)半水系
    半水系清洗剂也叫准水系清洗剂,是由高沸点溶剂及活性剂等组成.如醇类.乙二醇酯,有机烃类,N—甲基吡咯烷酮等.通常含有5%一20%的水分,一般不易燃烧.但加温清洗时.水含量控制不当.可能产生燃烧现象.半水系清洗与溶剂洗有一些不同.它的清洗原理是剥离去除.而不是溶解.为了防止已经剥落的油污再附到被清洗物上,清洗液要连续地循环,并增加油水分离器.半水洗通常清洗效果很好, 但运行成本较高.废液不能再生回 收,重复使用,含COD(化学耗氧量) 较高,需要进行废水处理.
    (3)非水系
    非水系清洗剂是指不溶于水的 有机溶剂.精密工业清洗使用的非水系清洗剂主要是烃类(石油类)、 氯代烃,氟代烃.溴代烃。醇类。有 机硅油、萜烯等有机溶剂.
    衡量溶剂的主要指标有KB值 (贝壳松脂丁醇值),AP(苯胺点)、 SP溶解参数)。表面张力。密度、粘度,沸点.闪点、暴露浓度等参数. KB值很高,也就是溶解力很强的溶剂,不一定是好的清洗剂.一个好 的精密工业清洗剂必须具备以下 条件:
    ①化学性能稳定,不易与被清 洗物发生反应;
    ②表面张力和粘度小,渗透力强;
    ③沸点低,可以自行干燥;
    ④没有闪点,不易燃;
    ⑤KB值不应太高,避免与被清洗物相溶;
    ⑥低毒性,使用安全:
    ⑦非ODS和低GWP值(全球变 暖潜能值).环保.
    如果不考虑上述第7条.最佳的清洗剂就是CFC-113和TCA.它们 的化学稳定性好,可以长期保存不变质;对绝大多数金属.塑料。漆均无作用,不会发生溶解现象没有闪 点,低毒,使用安全;表面张力小、渗透力强,清洗能力强;沸点低,蒸 发速度快,清洗过的工件可以自行干燥,一般不需要烘干,因而被广泛应用在各种工业清洗中.但惟一的缺点就是破坏臭氧层,因而正在被逐步禁用,我国生产CFC-113清洗剂的企业现在只有常熟3F一家,产量从2000年的4800吨逐年递减,到2005年1 2月将减为零,完全停止生产和使用.
    4。替代清洗剂产品
    虽然世界各国都开发了各式各样的替代晶,但目前世界上还没有找到一种能够和CFC-113相媲美的替代清洗剂,它们都存在这样那样的问题,现在正在使用的主要替代产品有;
    (1)烃类
    只含有碳和氢两种元素的烃类溶剂,在日本也叫作碳化水素或碳氢溶剂。根据其分子结构的不同,现在已经开发了多种性能的产品,日本使用比较广泛.该类清洗剂的优点是:非ODS,对油污的洗净力强.渗透性好.无味或微臭,毒性。弦捍砣菀祝稍偕,价廉;缺点是有一定的易燃易爆性,干燥慢,对清洗设备要求高,一次性投入大。目前比较理想的是采用真空清洗方式,降低其表面张力,提高清洗能力,最后再使用真空干燥.设备造价很高,操作比较复杂,效率相对较低.
    (2)氯代烃溶剂
    现在使用的氯代烃清洗剂主要是三氯乙烯,二氯甲烷以及四氯乙烯.该类溶剂被广泛应用于清洗领域,主要是有以下优点和特征:
    很低的ODP值(臭氧耗减潜能值).O.005-0.007.几乎不会破坏臭氧层;在一般条件下使用具有不燃性。没有火灾或爆炸的危险(二氯甲烷在长时间强烈光照下可能爆炸);对金属加工油.油脂等油污的溶解力大.对塑料和橡胶也可产生膨润或溶解:其粘度及表面张力小,渗透力强,可渗透狭小缝隙,彻底溶解清除附着污物;沸点低,蒸发热小,适合蒸汽清洗,清洗后可以自行干燥;废液可通过蒸馏分离,循环使用;可使用与CFC-11 3和TCA相同或相近的清洗工艺和设备,操作简单,效率高,运行费用低;缺点是毒性较高,一般在空气中的含量限制在为50PPM以下;有些劳动保护条例对使用它有明文限制;现在一些欧洲国家限制进口和使用这类含氯清洗剂的产品.
    (3)溴代烃溶剂
    最近几年.在美国,日本有溴系清洗剂面世.并在电子工业,航空工业。汽车工业,家电领域大量使用.据报道.波音飞机部件就是选用该类清洗剂清洗.溴系清洗剂的主要成分是高纯度的正溴丙烷(NPB).其性能可以与CFC-113和TCA相媲美.主要技术参数与TCA几乎完全一样,湿润系数更好,对于金属零件的清洗能力更强.没有闪点,可以重复回收使用,运行成本很低。替代CFC-11 3和TCA,工艺完全一致,几乎不需要更换设备.只需要调整一下蒸洗温度就可以了,也被称为是“第三世界的替代清洗剂”.溴系清洗剂的ODP为0.006,在大气中寿命为11天,几乎没有GWP值.关于毒性还有争论,联合国环境规划署(UNEP)已经组织进行了5年多的实验.实验结果与理论分析有很大差异.美国环保局在2002年3月27日发布的政策中明确接受NPB作为溶剂用于清洗、气雾和胶粘剂.但是目前由于对其毒性尚无确切的数据,在使用中应当控制在空气中的暴露浓度.
    由中国液晶协会和清华大学液晶工程技术中心承担的<液晶行业替代清洗剂的实验与研究)项目.根据工作计划,液晶中心对各种潜在的替代清洗剂进行了清洗效果试验和分析.依据实验结果,发现 HEP-2清洗剂(主要成分是NPB)比 较理想,并于2001年4月提交了第一阶段报告,并提出初步的设备改造方案。在此基础上,液晶中心按照 HEP-2的工艺特点。设计定制了一台专用的清洗设备.进行HEP-2对液晶屏的批量清洗试验.并对清洗 后的液晶屏进行可靠性等多重测试,再次验证HEP-2对液晶屏的清洗效果以及可靠性影响.并确定最终的批量清洗替代工艺方案以及最终报告.最终结果证明.所选用的HEP-2清洗剂,配合自行设计的全自动清洗设备,完全可以达到原来使用CFC-113的清洗效果.而且采用HEP-2清洗剂比CFC-11 3清洗效 率提高.单个工序从15分钟缩短到5分钟;采用重新设计的双冷凝区。全密封全自动清洗机,除上料和下料外.设备自动完成每个工序的清 洗.设备工艺参数与原有设备接近, 替代方便;而生产效率.产品一致 性大幅度提高;工人的工作环境完 全改善,不需要直接接触化学溶剂,避免了可能发生的化学中毒.劳动强度下降;同时,清洗剂基本上被冷凝回收,消耗量大幅度下降,可以大幅度降低使用成本.
    同时,在压缩机和电真空领域,替代实验也已经完成,特别是通过了压缩机冷媒和润滑油的相溶性实 验,开始在压缩机行业批量使用.电 真空行业协会组织的实验也已经完成,结果完全可以满足要求.最终报告正在完成之中.
    在我国生产HEP-2项目已经正 式得到联合国多边基金的批准,国家环保总局正在组织有关单位在国 际履约环保产业园内实施该项目,届时,HEP-2将成为我国ODS清洗剂的主要替代品.
    (4)有机氟化物(HCFC、HFO,HFE、PFC)
    替代CFC-11 3的氟系清洗剂主要有HCFC(含氢氟氯化碳)、HFC(含氢碳氟化物).HFE(氢氟醚),PFC(全氟化碳)等。其中HFC,HFE,PFC本身不具有清洗力,需要和其它化合物组合后才能使用。该类清洗剂具有与CFC-113接近的清洗性能,稳定。低毒。不燃.安全可靠,但是通常价格昂贵.HCFC对臭氧层有一定的影响,现在大量使用的有HCFC-141B.HCFC-225.属于过渡性替代品,最终还要被禁用;HFC和HFE类清洗剂过于稳定.在大气中的寿命高达数千年甚至几万年.是非常厉害的温室气体.在<京都议定书)正式生效以后,可能也要被限制使用.
    (5)天然有机物(植物系)
    从植物中提取的烃类有机物品种很多,目前使用较多的主要有松节油和柠檬油.松节油是一种比较有代表性的植物系烃类溶剂.存在于天然的松脂中.将松脂蒸馏,馏出物就是松节油,固体剩余物就是松香.主要成分是和蒎烯,其溶解能力介于石油醚和苯之间.沸点和燃点较高,使用安全性较好. ?
    柠檬油是由柑橘。柚子.柠檬类水果皮中蒸馏提炼得到的一种烃类溶剂.主要化学成分是叫苎烯(甲基丙烯基环己烯)的单环萜烯,组分很复杂.沸点为1 75.5—1 76℃,物理性能与松节油相似,具有柑橘(柠檬)水果香味.柠檬油本身不溶于水.添加活性剂后与水任意比例混配。它的去油脱污能力很强。在美国应用很广泛.包括机械加工。车辆维修去油污清洗,保龄球道的清洗,油罐清洗.电子部件清洗等.特别是它来自纯天然水果,被美国FDA认定可以作为食品添加剂.不用担心残留,并被证明具有杀菌作用,被应用到食品加工机械.餐具的清洗。啤酒罐的清洗等直接与饮食相关的领域,在民用和家庭清洗领域也具备良好的应用前景. 柑橘油对油脂的相溶性很强,通过棉纱过滤,可以将油污分离.重复使用.废液可以生物降解,不会造成污染,环保费用低.缺点是去油和溶解能力太强.直接接触皮肤会造成皮肤脱油干燥;不能直接清洗有漆的物件和很多种塑料、橡胶,容易造成油漆脱落和溶解.日本曾经用该类溶剂融化一次性餐具盒和包装用泡沫塑料,也就是白色垃圾,溶解力很强.
    我国有关单位已经开始植物系清洗剂的研究和应用.
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